（电力电子与电力传动专业论文）火电厂基于成本分析报价辅助决策系统研究与应用.pdf

湖北工业大学硕士学位论文 a b s t r a c t t h ec o m p e t i t i o ni si m p l e m e n t e da tt h ep o w e rg e n e r a t i n gs i d eb yt h er e f o r m i n go f p o w e ri n d u s t r yi n - c h i n a u n d e rt h ee l e c t r i cp o w e rm a r k e te n v i r o n m e n t ，- c o n f i r m i n ga r e a s o n a b l e e l e c t r i c i t yp r i c e i s b e c o m i n g m o r ea n dm o r e i m p o r t a n t b e i n g a n i n d e p e n d e n t e c o n o m i c e n t i t y , e a c hp l a n t h a st o j o i n i nt h e s t i n g i n gc o m p e t i t i o n e s p e c i a l l y f o rf o s s i l f u e l e dp o w e r p l a n t ，p r i c ec o m p e t i t i o ni ss os e r i o u si np o w e rm a r k e t t h a ta l lt h e p o w e rp l a n t sh a v e t of a c ei tw i t ht e n s i o n a c c o r d i n gt ot h ea b o v e ，t h i sp a p e rh a sf i r s tc a r r i e do nt h ea n a l y s i st ot h ep o w e r p l a n tg e n e r a t i n gc o s te a c he l e m e n t b yc o n s i d e r i n gb o t ht h ef i x e dc o s ta n dt h ev a r i e d c o s t ，t h ec h a r a c t e r i s t i co fe v e r yc o s ti np r o d u c t i o ni s a n a l y z e dr e s p e c t i v e l y t h r o u g h s e p a r a t e l yp r o c e s s i n gt ot h eg e n e r a t i n gc o s t ，c a r r y i n go nt h ec o m p u t a t i o nt oe a c hc o s t e x p e n s e ，a na n a l y s i sp r o g r a ma n dap r i c em e t h o df o rf o s s i l f u e l e dp o w e rp l a n th a v e b e e ns u m m a r i z e di nt h ep a p e lac o s t o f f e rm o d e lh a sb e e np r o v i d e da sw e l l t h e n a n a l y s i st of o u rk i n d sb i d d i n gs t r a t e g yb a s e do nt h ec o s ts t r a t e g y , a n dh a sc a r r i e do nt h e e x a m p l ec o m p u t a t i o n i na d d i t i o n ，t h i sa r t i c l ea l s oi n t r o d u c e dt h ed e v e l o p m e n to ft h ea s s i s t a n tb i d d i n g s y s t e m t h i ss y s t e mi sd e v e l o p e dw i t hi n t e r d e va n db a s e do nb s t h e nt h ef r a m e w o r k a n df u n c t i o no ft h es o f t w a r ea p p l i c a t i o na r ea n a l y z e d s u m m a r i z a t i o na n dt h er e s e a r c h p r o s p e c ta r eg i v e ni nt h ef i n a lp a r to f t h e p a p e r - k e yw o r d s ：p o w e rm a r k e t ，e l e c t r i c i t yt a r i f f , s p o tp r i c e ，g e n e r a t i n gc o s t ，b i d d i n gs t r a t e g y , m a r g i n a lc o s t 1 1 湖北工业大学硕士学位论文 第1 章绪论 1 1 本课题的背景及研究意义 为了在全社会范围内优化资源配置，提高电力企业的生产效率，建立电力市 场是我国电力工业改革的必然选择。虽然美国加州电力市场的失败使得全世界的 电力市场化改革浪潮受挫，但是这只能促使我们在保证安全可靠供电的前提下更 加稳妥地推进电力工业市场化改革的进程。打破垄断，建立一个充分竞争、高效 率的电力市场是我国电力工业不可逆转的发展趋势。 电力市场化改革就是要将电力生产的发、输、配、售各个环节分开，并在发 电和售电环节引入竞争，输电和配电环节由于输配电网的天然垄断性仍然实行在 政府监管下的垄断经营。从整体上划分，电力市场的开放分为垄断、发电竞争、 批发竞争和零售竞争四个渐进的阶段。目前，我国的电力市场还处在发电竞争试 点阶段，实行“厂网分开，竞价上网”i l j 。 2 0 0 5 年4 月5 日，国家发展改革委员会同时出台了上网电价管理暂行办法、 输配电价管理暂行办法和销售电价管理暂行办法，内容涉及上网电价、输 配电价、销售电价三个方面，这标志羞我国电价将实行新的定价机制。 按照新管理办法的规定，对于发电企业的上网电价，在竞价上网前，将由政 府价格主管部门按照合理补偿成本，合理确定收益和依法计入税金的原则核定， 或通过政府招标确定。政府价格主管部门制定的上网电价，同一地区新建设的同 类型发电机组将实行同一价格，并事先向社会公布，原来已经定价的发电企业上 网电价也将逐步统一。 在全面实行竞价上网后，上网电价将实行“两部制电价”。容量电价由政府制 定，电量电价由市场竞争形成。各区域电力市场可以实行全部电量集中竞价上网， 也可以同时允许大用户和独立核算的配电公司与发电公司进行双边交易。 湖北工业大学硕士学位论文 长期以来，我国电价的形成过程一直是由政府确定，电价既没有反映电力企 业的真实成本，也难以根据市场需求变化及时做出调整，缺乏市场化的价格形成 机制成为电力改革一个难以克服的痼疾。无论是对于制度设计者，还是市场主体， 无法回避的一个关键问题就是，如何建立一个真正的市场主导的电价形成机制， 成为电力体制改革难以回避的核心难题。 这次电力体制改革的核心内容是理顺电价机制。新的电价体系将由上网电价， 输、配电价和终端销售电价构成。电价将引入竞争机制，促进电力企业提高效率， 打破行业垄断，电价形成将发生根本性的变革。 2 0 0 2 年1 2 月，中国电力新组建的1 1 家公司正式宣布成立，分别为2 个电网公司： 国家电网公司、中国南方电网有限责任公司；5 个发电集团公司：中国华能集团公 司、中国大唐集团公司、中国华电集团公司、中国国电集团公司和中国电力投资 集团公司；4 个辅业集团公司：中国电力工程顾问集团公司、中国水电工程顾问集 团公司、中国水利水电建设集团公司和中国葛洲坝集团公司。 国家电网公司下设华北、东北、华东、华中和西北5 个区域电网公司。国家电 网公司主要负责各区域电网之间的电力交易、调度，参与跨区域电网的投资与建 设：区域电网公司负责经营管理电网，保证供电安全，规划区域电网发展，培育区 域电力市场，管理电力调度交易中心，按市场规则进行电力调度。区域内的省级 电力公司改组为区域电网公司的分公司或子公司。 从我国电力市场的总体改革方案来看，“统一调度，统一交易，统一结算”的 区域电力市场将成为发展的重点。建立统一的区域电力市场，不但有利于区域电 力资源的优化配置，促进社会总福利的增加，而且容易协调电力建设与环境保护 之间的关系，确保电力工业的可持续性发展m j 。 市场经济的核心理论是价格理论。市场竞争靠什么，答案很多，但归根到底 是靠价格。特别地，电力这种特殊商品在质量上并无差异，这就进一步凸现了价 格在电力市场中的重要位置。可以预见，在发电和售电环节引入市场机制必然引 发电价的激烈竞争。电价不仅直接关系到发电商和电力用户的利益，而且是电力 湖北工业大学硕士学位论文 市场调节供需矛盾、消除网络阻塞最有力的手段p - j 。当然，电力市场也因此承担 着巨大的电价风险。因此，研究电价问题无论是对于加强市场监管，还是对于保 证市场稳定运行都具有非常重要的理论意义和现实价值观念。在“厂网分开，竞 价上网”的市场发展阶段，市场统一清算价格主要取决于发电商的报价。换句话 说，发电商之间的非合作博弈行为确定了电价。围绕电价这个中心目标，本课题 准备探索电价制定机制与基于成本分析的合理竟价上网策略。 1 2 国内外研究现状 1 2 1 电价理论的形成与发展 二战后，电力工业进入了一个飞速发展的时期，电力工业的垄断地位得到了 认可，这一时期的电价理论主要是会计成本定价理论，主要集中在如何偿还电力 企业成本，控制其利润在合理范围之内及如何在各类用户之间合理地进行成本费 用分摊，而对如何利用电价政策提高电能利用效率、促进资源优化配置和如何利 用电价政策促进电力企业自身效率的提高，在实践中并没有强调。7 0 年代的两次 能源危机及环保要求的提高，使电力成本迅速上涨，西方发达国家才重视了电价 机制对提高电能使用效率的作用，这一时期边际成本定价理论得到了广泛的应用。 加上工业调整导致电力装机严重过剩，计算机和通讯技术的发展，必然要求如何 利用价格机制促进电力企业自身效率的提高，实现电力企业之间的竞争，以提高 电力企业活力。其主要做法是组建电力库( p o w e rp 0 0 1 ) i “，发电环节实行竟价上 网，大用户可以自由选择电力供应者，供电公司必须允许第三方使用供电网络， 但同时收取一定的过网费。因此，在需求侧，在一定时期内不同时段具有不同电 价的分时电价形式，电力可靠性不同时段具有不同电价的可靠性电价bj 形式等得到 了广泛应用，并朝着以更短的时间作为时段的实时电价( r e a l - t i m ep r ic e ) 方向发 展，与这时期相应的理论也得到了进一步完善。 湖北工业大学硕士学位论文 实时电价是一个理想化的在空间展开的瞬时动态电价，它要求几乎瞬时在电 网的各处使电价和成本相匹配。实时电价的概念最早是由美国麻省理工学院( m i t ) 以f c s c h w e p p e 为首的六位学者在1 9 8 0 年提出来的，当时被冠以一个很特别的名 称：系统动态平衡控制( h o m e - s t a t i cu t i l i t yc o n t r 0 1 ) 【6 1 7 j 。系统动态平衡控 制本来是生物学中的一个术语，意思是“存在一个内在的机理，硬相关各部分之 间达到一种协调平衡状态”，这里是指一个以维持系统供需平衡为目的的总概念， 它是在电力市场中一系列经济准则下通过不同时间的s p o tp r i c e s 获得的。文中指 出要改变传统“随用户需求而供电”的模式，建立一种供需相互协调的动态平衡； 主张电价要反映当前电能使用成本随着负荷变化而变化，而且事故情况、正常情 况和安全情况的电价也不相同；文中更强调的是电价的时变性，并每隔5 到1 0 分钟 作为一次更新周期。 1 9 8 1 年，m m u n a s i n g h e 叙述了应用边际成本原理定价的理论框架【8 j ，他建议 首先用严格的长期边际成本确定总体的电价水平，然后利用一个大大简化的峰负 荷模型在峰谷两时段间分摊，结果是峰时段除承担燃料、运行、维护成本外，还 承担容量成本，而谷时段只承担燃料、运行、维护成本。然而文中介绍的制定电 价理论还是一个基本框架，没有实际的模型。 1 9 8 3 1 9 8 7 年，t 0 y a m a 成功的应用数学规划方法度量电力的边际成本p i l “， 采用自然峰、谷、腰和基时段的假设，得出线性规划的对偶解，并通过最优基矩 阵的逆来计算。1 9 9 3 后m l b a u g h m a n 进一步将它扩展为区别可靠性要求的实时电 力定价。近年来，在实时电价理论基础上的实时电价体系不断完善，主要有收取 无功电费以及可靠性指标和电价关系等方面u “。此外，以供需平衡为依据的电价 竞价机制在国外一些工业发达国家已经得到了应用，这方面的理论研究也日益深 入1 , 2 - 1 6 j 。 边际成本理论在电力系统中的应用研究在我国起步较晚，文献 1 7 在我国首 次采用了长期边际成本的方法，对华东电力系统进行实例研究，其根据系统发展 4 湖北工业大学硕士学位论文 规划、输变电成本、负荷特性等，计算出对用户的各级供电电压电价、向电力市 场过渡时期的电价等，并以边际成本制定出的电价模拟电费收入，以电费收入作 为售电收入进行各项财务指标测算。文献1 8 提出了电能价值当量分析法，它从 整个系统的角度，采用长期边际成本方法，结合会计成本原理提出的一种在长期 条件下电价与成本相匹配，引导长期供求平衡的定价方法，其事故情况的影响用 统计学方法计入，强调电价维持和满足扩大再生产功能。最后确定出各机组的工 作位置，生成年典型日各机组小时上网分时电价。 1 2 2 电价机制研究现状 在过去十年里，传统的垂直垄断的电力生产结构正在许多国家通过解除垄断， 走向电力生产市场化结构，以引入竞争机制达到节省资源、提高效率、降低价格、 改善服务和取得更大的社会效益的目的。经济学家和电力系统专家将微观经济学 理论以及最优化方法引入电力市场，对电价理论，电力市场的设计、运行、监管 以及市场环境下的系统运行和规划等问题进行了深入研究，取得了一系列成果。 合理的电价设计，应该考虑两个方面；一是在供应侧能反映生产成本；二是 在需求侧能反映用电特性。在这两方面都有文献做了一些研究。文献 1 9 讨论了 两种发电成本曲线，即一次曲线和二次曲线，并分别讨论了这两种成本曲线对应 的单价曲线和成本微增曲线。针对单价曲线的各种可能形状，指出了处理的方法， 这对选择竞价算法和设计交易软件具有重要意义。文献 2 0 基于实时成本理论， 以实时成本为基础，介绍了一种适合于电厂报价的成本报价模型。该模型立足于 电厂的发电成本，根据目前中国电力市场的特点，通过让机组在高峰、平时和低 谷时段分别完成不同的利润来制定报价策略，提高了电厂竞价的成功率。现行的 定价方式虽然考虑了不同的供电时段具有不同的发电成本，并因此制定了时间电 价和季节电价。但这种定价方式只反映供应侧成本，没有考虑用户的用电特性和 供电不足时用户的缺电成本。文献 2 lj 提出了水电站厂内经济运行中的一种混沌 优化算法。文献 2 2 2 3 分析了单一制电价的弊端，提出两部制电价。文献 2 4 湖北工业大学硕士学位论文 提出峰谷电价。峰谷电价可以认为是考虑了实时电价执行困难后的一种简化形式， 它按系统运行状况一般将系统的运行分为峰、腰、谷3 个时段。在每个时段按平均 边际成本收取电费。此电价的更新周期可以较长，例如一个季度或一年。峰谷电 价对许多软、硬件设备落后、缺乏管理经验的电力市场而言是首选方案，待日后 条件成熟后再逐步过渡到实时电价。 文献 2 5 2 6 在分析了两部制电价、英国方法、加州竞价方式的特点后， 指出了它们存在的问题，两部制电价的两个经济学基础在中国已不复存在；英国 的定价方法将抑制中国电力工业的发展；而拍卖的单一电价的多变性，中国的市 场难以承受。并提出适合中国国情的发电竟价上网的实用当量电价法。并对照加 州电力市场危机，证实了当量电价理论体系在五个方面表现出来的稳健性，提出 了深入研究电力市场稳健性的新任务。文献 2 7 从理论上证明了从定价方法对发 电厂商报价策略的诱导机理看，当量电价法的优越性。 文献 2 8 2 9 研究了促进我国区域电力市场形成的价格方案及输配电价格管 理机制；文献 3 0 一4 5 研究了发电侧电力市场竞价体系的建立与电力供应商的报价 策略；文献 4 6 - 5 4 对辅助服务电力市场和辅助服务电价的确定进行了研究，在对 不同价格管制模型下政府监管机构与电网经营企业行为进行分析的基础上，结合 我国电力改革的实际提出了一种适合我国国情的成长型电网的输电服务价格管制 模型及有关参数选择的建议；文献 5 5 6 2 对目前上网电价机制进行了分析，在现 状及存在问题的基础上，就上网的改革原则、定价方式和电价结构进行了探讨， 认为两部制电价结构是合理的；文献 6 3 6 4 提出了火力发电厂动态成本分析的 目的和原理，并阐述了如何从会计核算账务系统中获取动态成本的原始数据、动 态成本如何分解和计算以及动态成本统计分析的方法步骤。通过计算实例，论证 了动念成本分析不仅要从大量的生产实时、会计账务等数据源中抽取出分析所需 要的成本数据，而且还要对成本数据进行多次加工处理，调用相应的数学模型进 行分析计算，最终生成发电厂竞价j 二网所需要的成本模型。 文献 6 5 6 6 从电价形成机制和电价形成体系方面对电价的理论发展进行了 湖北工业大学硕士学位论文 分析和综述，认为我国现在实行实时电价和竞价机制的条件还不具备，实行分时 电价是电力工业市场化的第一步，分时电价可以认为是考虑了实时电价执行困难 后的一种简化形式。分时电价对许多软、硬件设备落后，缺乏管理经验的电力市 场是首选方案，待日后条件成熟后再逐步过渡到实时电价。 从制定电价的基本依据看，可以将电价分为基于成本的电价和基于市场供需 的电价两大类。在一个充分竞争的市场中，产品的价格在成本( 包括税金及合理收 益) 附近波动，但这并不是说价格是由成本产生的，在市场环境中供需情况决定了 价格。电价的竞价机制从市场观点看，决定价格的因素不但有成本。更多的还要 考虑供需情况。 1 3 课题来源及本文主要内容 1 3 1 课题来源 本课题来源于导师廖家平教授主持的湖北工业大学科研基金重大项目电力 市场的博弈论分析及仿真软件的研制中的一个子课题。 1 3 。2 本文主要内容 在制定系统次日电厂上网电价时，涉及到的内容很多，如机组的灵活性、电 网的输送能力、起停机费用、容量备用等。由于时间和资料来源的限制，本次研 究只考虑发电侧机组的发电，并作如下假定：( 1 ) 发电企业的发电能力在总量上能 够满足社会对电力的需求；( 2 ) 电网基本上能满足发电厂发电和社会对用电要求的 输送；( 3 ) 忽略网损；( 4 ) 电网和电厂完全分开。( 5 ) 次日负荷曲线可由预测得出较 满意的精度，目标年负荷也可由负荷预测得到。( 6 ) 规划期内可投入的新电厂和退 役的老电厂已知。次日要求上网的各电厂发电参数包括：机组强迫停运率、最小 技术出力、机组容量、火电不同发电功率成本、启停机费用等，根据这些参数， 综合考虑目标年规划期内可投入运行的新机组及各机组的维修率，最后确定出次 湖北工业大学硕士学位论文 日各上网机组各时段出力和系统电厂上网分时电价。以此为基础，结合网厂分开 实际，寻求一种合理的上网报价机制。 本文研究的主要内容为： ( 1 ) 分析机组发电成本的各项构成，研究各项费用的特点、发生规律，采取 分别处理的方法对各项成本费用进行了计算，得出了发电成本与机组负荷之间的 关系。 ( 2 ) 详述了四种可操作性成本报价策略，对其中两种进行了实例计算和比较 分析，为发电企业科学的报价决策提供了参考和决策依据。 ( 3 ) 根据分析研究的内容，利用i n t e r d e v 和s o ls e r v e r 开发工具，对火 电厂成本分析与报价决策系统中相关模块进行了开发。 湖北工业大学硕士学位论文 第2 章上网电价机制分析 2 1 几种上网电价机制综述 2 1 1 两部制电价机制 两部制电价就是把上网电价分成两部分：一是容量电价，二是电量电价。其 中容量电价只与系统容量有关；而电量电价只与系统所发电量有关。电价计算公 式如下： r 皇p p d 只+ p 一h 名 ( 2 2 ) 式中：r 用户电费，元； p w , d 电量电价，元( k w h ) ； 用电电量，k w h ； p 。容量电价，或称电容电价，元( k w 月) ； e 用户容量，k w 。 目前，世界上许多国家均执行两部制电价。例如俄罗斯对容量在7 5 0 k w h 以 上的工业用户采用两部制电价，对其他用户则采用电量电价；法国把用户容量和 电压等级结合起来分类，分成绿色、黄色和蓝色三大类实行不同的电价制度。我 国从1 9 5 3 年起，经当时的燃料工业部批准，在5 0 k w 以上工业用户中全面推行两 部制电价。后随经济发展，范围也有所变化。目前，我国除一般居民用户外，都 采用两部制电价。由此可见两部制电价在我国也一直是一项基本的电价制度。但 我国提出的两部制电价本质上是电量成本方面采用在报价基础上排队竞争上网的 市场机制，而与容量有关的固定成本由政府批准，由购电方按合同的还贷年限和 利率以年金方式还本付息，保证它的回收。 9 湖北工业大学硕士学位论文 2 1 2 单一电价机制 单一电价机制是一个非常开放的电价体制。发电公司只报次臼4 8 个交易时段 的“综合电价”，采用统一的市场出清价，其确定的方法非常简单。只需要根据预 报的负荷、发电公司的标价及可供电量按照价格从低到高的次序确定各个发电公 司在第2 天的每小时的调度计划。市场操作员并不做机组组合优化，发电公司在 构造投标策略时需要计及所有的费用以及运行约束，并将这些因素隐含在能量标 价中，因为这种投标结构不能保证恢复启停费用等能量成本。这种投标方法不能 保证发电机组运行的可行性，所以当列入调度计划中的发电机组受到运行约束时， 需要一种机制来修改调度计划，例如设立短期平衡市场。 单一电价不同于两部制电价，它从根本上克服了管制容量市场的弊病，在电 价中不再区分容量与电量，也不区分成本与效益，更像一般商品的定价而不再强 调电力商品的特殊性。它使报价进一步游离于成本，而更取决于市场。而发电又 是一个高度竞争的领域，因此基于拍卖的单一电价体制具有高度易变性，有可能 剧烈的振荡，如加州电力市场的危机，许多人就认为这种电价体制是一种很疯狂 的电价体制。单一电价机制适用于解除容量市场管制的完全的电力市场，适用于 将电价的形成完全由市场决定的市场。方法虽然非常简单，然而它却是一个十分 开放的电价机制，它是未来电力市场的电价机制“。美国加州、挪威、新西兰等 采用的就是这种基于拍卖的单一电价方法。 2 1 3 实时电价机制 实时电价是在考虑运行和基本投资的情况下，在给定时段( 0 5 h 或更短时间) 向用户提供电能的边际成本。它利用电力市场供需状况对电价的影响，自动反馈 调节用户负荷，通过经济利益激励祁用户配合市场调度员共同电力负荷在一定时 空的最佳分布，从而实现电力商品的社会价值最优。实时电价基本能够作到实时 地反映电力生产成本及用电量信息，从而对用户优化用电和系统的运行产生重大 影响。 t 0 湖北工业大学硕士学位论文 实时电价问题不仅是要确定电力供应的边际价格，而且其本质是要详细考察 电力系统运行中各项物理参数、控毒参数，认为操作对系统运行的经济学的影响。 实时电价可以被视为节点注入对总生产消费的微增： 。簧，小蔷 式中，p ，群为节点i 的有功、无功价格，f 为目标函数，置，珐为节点i 的 有功、无功功率。 采用实时电价，一方面可促使发电公司为追求超额利润而提高出力，另方 面可促使电力用户( 特别是大用户) ，为减少产品的生产成本，而减少高峰时用电， 调整生产班次、调整负荷的时间分布、增大低谷用电( 低谷的实时电价，低于电 力的边际成本) ，削峰填谷，提高负荷率，因此可以说电力需求的大小反应为实 时电价的高低，正是实时电价不同时段的价差在自动调整着电力的供给与需求的 均衡，从而实现资源的有效配置1 1 j 。 2 2 国外电价政策d i 刚 2 2 1 英国电价机制 英国的电偷机制是根据英国的具体国情制定的， 英国每天上午1 0 ：0 0 以前各发电公司将每个发电单元第二天的报价及有效 性数据上报给电力公司。有效性数据包括起停机费用，最小技术出力，最大出力， 爬坡速率等。 电力公司对次日每小时的负荷做出预测，用上述电价和数据运行一个开停机 规划软件，按照全网运行费用最小的原则的确定次日每半个小时共4 8 个发电计划。 在2 0 0 1 年4 月份以前，排在最后半小时的边际发电机组的报价就是系统在这半小 时内系统边际价格( s m p ) ，也就是所有机组按照统一的市场清除价来结算。2 0 0 1 湖北工业大学硕士学位论文 年4 月份之后，不再按照系统边际价格( s m p ) 来统一结算，而是按照发电机组报 价多少就支付多少的原则来结算( 发电公司的报价、己作p ) 。p o o l 在考虑各种运行 约束的条件下满足购买电量花费最小的原则进行调度。 然后在加上少量与容量成本有关的附加值就是电网购入电价p p p ，也就是上网 电价，并于下午4 ：0 0 向全网公布。 。 上网电价：即p = p + l o l p x ( v o l l n( 2 - 3 ) 式中p 为次日某时段发电机组自己的报价：l o l p 为次日对应的电力不足概率； v o l l 为系统负荷损失价值( v a l u eo fl o s tl o a d ) ，由政府决定。 购入价p p p 由电量成本和容量成本组成，其中电量成本基于系统的短期运行 边际成本，而容量成本基于电力短缺损失和电力不足概率。销售价p s p 略高于p p p ， 其差值用于联营体所承担的旋转备用成本、调频调压的成本以及由于输电限制而 附加的成本。 英国方法的经济学依据是系统存在容量“过剩”而必须退役，其容量的边际 成本为零，以此作为边界条件而建立其他电价体制。英国的电力工业已处于饱和 状态而不再盲目鼓励发电容量的投建。反映到发电市场，是一个保守的电价体制 与方法，因而不适用于发展中国家，包括中国。然而英国方法有两个可取之处： ( 1 ) 用简单的排序方法实现竞争；( 2 ) 用l o l p 、v o l l 评定系统的容量效益川。 2 2 2 日本电价结构 日本电力发展中，逐渐形成了以九大电力公司运营区域为基础的九大电网。 在世界各国的电价政策方面，日本有着典型的特征，以社会高福利和推进节能为 出发点。对住宅用电旌行分段电价制，对高压动力用户采用了分时电价制。 日本的电价结构由三种基本电价制度构成： ( 1 ) 容量电价制 这种电价是按以后的合同设备客量计收电费，而不考虑其用电量的多少，即 根据每个合同用电设备的瓦数或伏安数，按比例定时缴纳固定电费( 除灯具及小 湖北工业大学硕士学位论文 型电器收费之外，每项合同必须回收一笔用户费用) 。容量电价制只适用于用电甚 少，不值得为收取电费而装表和抄表的小用户。 ( 2 ) 表价制( 表底费制) 对于实行表价制的用户，只需按其用电量( k w h ) 支付一定电费。与容量 电价制相此，其缺点是，如果用电量很少或用电时间不长，则不能收回电力的固 定成本。因此，表价制规定要收取一笔固定的，按一定用电量计算的表底费。 ( 3 ) 两部制电价 这是上述两种电价的混合体，其电费计算包括两部分，即按合同容量( k v h ) 、 电流( a ) 或负荷( k w ) 确定的容量电费，加上按用电量( k w h ) 计算的电量电 费。大多数用电合同均采用两部制电价。 上述三种电价形成了日本电价结构的基础，除此之外，还实行以下几种特定 电价制度。 ( 1 ) 分段电价制 分段电价制是一种递增性的电份制度，是对一部分住宅用电实行的，它将用 电量分为三段( 第一段用电量不超过1 2 0 k w 矗月；第二段用电量为1 2 1 2 5 0 k w 月，第三段为用电量超过2 5 0 k w 月) 。其中，第一段的电量，认为 是维持人民最低生活水平的绝对需要量，采用较低的电价；第二段电价，定在只 够抵偿平均成本的水平；第三段电价，则是反映边际成本的上涨趋势，用以促进 能源节约。 ( 2 ) 季节电价制 该制度是1 9 8 0 年电价改革时提出的，其目的在于缓和夏天高峰负荷时供电发 电机组不能满足需求负荷而造成的设备过分滥用。该制度规定，在夏季( 7 9 月) 加收一笔反映供电成本季节差别费用的较高价格( 高于其它季节) 。对冬季高峰负 荷，所有公用电力公司对商业低压、高压和持高压动力用户，均采用季节电价制。 ( 3 ) 分时电价制 主要针对高压动力和特高压动力用户执行，可由用户自己选择。 湖北工业大学硕士学位论文 2 2 3 法国电价制度 法国电力公司制定电价的出发点可归纳为三点：能满足负荷需求、生产成本 达到最低、按边际成本出售。对以电压为基础的电价体制进行了改革，推出了以 容量为基础的如下价格体制： 1 ) 绿色电价：负荷需求超过2 5 0 i t w 的用户电价： 2 ) 黄色电价：负荷需求大于3 6k w 而小于等于2 5 0 k w 的用户电价； 3 ) 蓝色电价：负荷需求小于等于3 6k w 的用户电价。 对于每种电价水平，有不同的电力电价，另外针对用户负荷年利用小时数的 不同也制定了不同的电价。详细情况见表。 表2 1 蓝色电价中的电力电价 表2 - 2 绿色电价中的电力电价 表2 - 3 黄色电价中的电力电价 2 2 4 美国一些电力公司的电价制度 在美国由于各个电力公司之间是相互独立的，各电力公司电价基础各不相同。 在这里只参看几种电价形式。 1 4 湖北工业大学硕士学位论文 】) 需求电价 需求电价与我国现行两部制电价比较相象，但它的容量电价部分与系统当时 的需求有关，而我国两部制电价中容量电价部分与用户最大需求有关。系统需求 越大，容量电价单位值随之增大。 2 ) 可中断电价 可中断电价反映了实时电价的一些特点，它将峰荷警告和可中断价格结合在 一起。通常它等于时间变化电价，对大多数可中断电价，用户可通过改变其用电 结构来降低负荷，用户降低负荷的时间由电力公司决定，但必须提前通知用户。 可中断电价值为预告时间的函数，预告时间越短，电价越昂贵。这种电价按月制 定，在中断期，时间单位非常短以致时间变化实际上是不规则的。 3 ) 辅助可中断电价 辅助可中断电价提供一个上限边际成本，当高于某一点时，用户便不再得到 电力供应，不遵守规则的用户将被驱逐出电力网。这在一定条件下给用户提供了 灵活性。 2 2 5 国外电价制度对我国的启示 通过以上对国外的研究资料分析，我们不难得到以下启示： 第一，繁简适当且具有选择权。世界各国都对用电量较少的用户采用简单的 电价结构，而对那些用电大户一般都设计了较复杂的电价，小用户从简大用户 从繁。电价的繁简程度主要是从技术经济方面进行分析，并且与整个电力系统的 电源结构、调峰能力相关。同时，选择性电价是发达国家电价结构中的一大特色。 与其设计一种包罗万象的复杂电价，还不如让用户在许多种较简单的电价中进行 选择。选择性电价设计的原则是用户单位费用支出间的与供电成本的降低之间基 本趋于一致。 第二，输配电价格应有独立的价值表现，且在价格构成中占有合理的比重叫。 从几个国家的经验来看，无沧是分成发电、输配、销售三个环节的，还是分成发 湖北工业大学硕士学位论文 输配售四个环节的，输配电价大都有独立的价值形式( 法国是财务上分开，产权没 有分开) ，而且输配电价在价格构成中一般占到5 0 左右。而我国目前电网环节电 价所占比重只有2 0 一3 0 ，电网没有盈利能力，从长远来看，势必会影响电网的融 资和发展。而且我国电网比较薄弱，城乡电网改造投入很大，电网投资的比例正 在提高，更需要输配电价的支撑。为适应这些变化必须要采取多种措施将输配电 价调到合理的水平。同时这些国家对输配电价格一般都是实行政府管制，以成本 定价为原则。 第三，对特殊能源采用特殊电价政策。国外对核电、再生能源电价均有保护。 但这种保护是建立在法规基础上的，一方面其差价计入搁浅成本，另一方面延长 其经营期( 如核电一般为5 0 6 0 年) 。我们国家也应及早研究新能源及符合环保要求 的机组实行高电价问题，应参照外国一些成功的做法，采取特殊政策予以处理。 第四，电价改革必须与电力体制改革同步推进。在某种程度上讲，电价问题 的解决，决定着电力改革的成败和进程。而且电价改革必须与体制改革同步进行， 才能取得成效。这一点，无论是在先期改革的英国还是在改革较晚的意大利、法 国，都已得到验证。我国目前的厂网分开，竞价上网，打破垄断，引入竞争，开 放市场，给用户以更多的选择权等改革无不与价格密切相关。鉴于此，我认为，我 国的电价改革必须纳入电力体制改革当中，统筹考虑，配套同步进行。 目前，我国电力工业的运营情况与市场化要求还有较大差距。电价形成机制 存在许多问题，应该在厂网分开、高压输电与低压输电分开的基础上，建立和完 善以长期边际电价为基础，能够约束电能成本上升的上网电价、输配电价和销售 电价形成机制。 2 3 我国上网电价的发展与现状 在计划经济体制下，我国电力工业实行垂直管理、收支两条线的方式，电价 由政府控制，定价都很低，在一定程度上影响了发电企业的发展，造成全国电力 供应不足的局面。自1 9 8 5 年以来，为扭转这种局面，国家出台了“电网国家管， 1 6 湖北工业大学硕士学位论文 电厂大家办”的集资办电政策，对独资、合资、外资等形式的独立电厂实行还本 付息电价，即对投资兴建的电厂，上网电价应能保证电厂能偿还投资与支付利息， 并获得一定的利润，以降低风险，鼓励投资电厂，而网、省电力公司用自有资金 和国家贷款修建的新电厂从1 9 9 3 年也开始考虑采用还本付息电价，从而极大地调 动了大家办电的积极性形成了利益多元化的局面，为缓解当时电力供应紧张发 挥了不可磨灭的作用。然而，还本付息电价基本上采用以个别成本为基础的成本 加效益和税金的办法，存在固有的效率问题，缺乏约束机制和激励机制，带来了 不利的负面影响1 6 ：j ，主要表现在： ( 1 ) 不利于控制工程造价。由于是低风险，无竞争，收益有保障，从而造成单 位于瓦的工程造价节节攀升，使价格无法得到控制； ( 2 ) 造成国有资产的严重流失，由于受传统计划经济影响，在制定电厂上网电 价时国有老厂不考虑资产的回收，存在“老厂老价，新厂新价”等，使老厂上网 电价偏低，造成国有投资资产随电力流失； ( 3 ) 不利于优选电源项目和优化电源结构。由于是收益有保障，使小火电盲目 发展，而造成水电发展缓慢等，同时为保证新建电厂的还本付息，当电力供需矛 盾缓和时，必然要牺牲一些低发电成本老厂上网的不合理现象； ( 4 ) 产生不公平竞争，阻碍电力工业的市场化进程。因为没有合理的上网电价 机制，所以产生了在部分地区高耗能小火电机组和电网低耗能火电机组抢发电的 情况以及汛期水电厂大量弃水而火电机组满负荷运行的局面： ( 5 ) 造成发电、输电、配电之间的比例失调，结果是电网跟不上电厂发展的局 面。 随着我国当前电力供求矛盾趋于缓和，由于受需求侧的制约，部分发电厂机 组的发电能力不能充分发挥，不同产权电厂之间出现了争发电担负荷的局面。因 此只有走向电力市场，引入竞争机制，公平对待，才能平等互利地协调好现有各 投资方的利益。然而，以边际成本为基础的制定电价的方法与国家的能源、经济 和系统的运行特性有关。我国电力供求关系已由1 9 8 8 年的全面缺电到目前负荷低 1 7 湖北工业大学硕士学位论文 谷电力大量富余、商峰缺电局面，并呈进一步发展的趋势，以及各电网管理水平 的提高和各大电丽已装有现代化的通讯水平，使我国在发电侧引入竞争机制的条 件己经成熟。 同时应该看到，我国是发展中国家，经济发展余地比较大，电力在未来段 时期内的需求必然维持较快的增长速度，而且，虽然目前电力供需趋于缓和，但 1 0 万千瓦以下的高耗、低效小火电机组比重偏大，占总装机容量的4 2 左右，其中 服役超过3 0 年的老机组容量达4 6 0 0 万千瓦，占总装机的1 8 。不利于资源的合理利 用，因此，结合我国实际情况，要求上网电价既要有竞争的一面，也要鼓励新的 低耗能低成本机组的投入和扩大再生产过程，加上目前我国水电开发率不高、火 电比重大、资金紧张的特点，要求在有利于电网安全经济运行的基础上制定出的 电厂上网电价应具有削峰填谷的分时功能、筹集电力发展资金的功麓、有利于清 洁能源水电发展的功能等。随着电厂产权多元化的出现和电力工业改革的进行， “厂网分开、竟价上网”已成为电力工业改革的必由之路 s 9 - 6 0 j 。所以，在探讨上 网电价的定价模式时要符合我国现行的实际情况，使其有利于促进我国电力工业 的发展和满足用户的需求。 湖北工业大学硕士学位论文 第3 章发电生产成本分析 3 1 机组发电成本概述 企业是一个进行生产并销售商品的组织，企业要支出成本和各种费用，色q 造 收入，形成利润，从而向国家提供各种税收，为企业的生存和发展创造可能，向 职工提供工资、奖金与福利并为社会履行应尽的义务，这样的企业才能够健康发 展，并使其经济效益不断提高。 企业在投资过程付诸实施以后，形成必要的生产力，从而企业便于转入到年 度经营。通过年度经营创造收入，企业才能够收回投资，并且力争创造比要求的 投资收益率所规定的利润更高一些的利润额；或者说，通过不断改善年度经营， 企业要力争达到甚至超过要求的投资收益率。 3 1 1 科学界定生产成本 成本是制定上网电价的基础，价格的首要任务就是反映成本。我们制定上网 电价就是必须首先明确电厂的生产成本并科学划分固定成本和变动成本，使之符 合两部制电价的要求。按现行政策规定，发电成本项目可以设胃如下： ( 1 ) 燃料费：指火电厂为生产电热产品而消耗的各种燃料。计算式如下： 燃料费= ( ( 入炉煤标煤价格供电标准煤耗) 比例+ ( 油折标煤 价格x 供电标准煤耗) 比例+ 了( 气折煤价格供电标准煤耗) 比例) ) 。 ( 2 ) 购入电力费：指向外单位购入的有功电量所支付的费用。 ( 3 ) 水费：指电厂生产过程中水泵的水的外购费用，如除灰、冷却、锅炉 补给水等的费用。 水费= 年耗水量价格 ( 4 ) 材料费：指生产运行的，维修和事故处理等所耗用的材料、备品、低 1 9 湖北工业大学硕士学位论文 值易耗品等。 材料费= 每干瓦发电设备耗材料费x 发电机组额定容量 ( 5 ) 工资及福利：指按规定列入电热产品成本的职工工资，奖金，津贴， 补贴等及按企业职工工资总额与规定比例提取的职工福利费。 工资及福利费= 每人年工资x 职工人数x ( 1 + 提取率) 。 ( 6 ) 折旧费：指企业的固定资产按规定的折旧率提取的折旧费。 折旧费= 固定资产原值x 综合折旧率 ( 7 ) 维修费：指固定资产维修费。该项目可以综合列入成本项目，也可以 分别列入材料费，工资，及福利费，其它费用等成本项目，修理费的计入方法一 经确定，不得随意变更。另外，预提修理费应列入成本项目。 大修费= 固定资产原值大修理费率 ( 8 ) 其他费用：指不属于以上各项目而应计入产品成本的其它费用，例如 办公费、宣传费、运输费、税金等。 3 1 2 变动成本与固定成本的划分 以上八项支出组成了电力产品成本，而这八项按其与产量的关系划分，还可 分为变动费用( 变动费用的总和就是变动成本) 与固定费用( 固定费用的总和就 是固定成本) 。变动费用是指随着产量增减而成正比例增减的费用，如燃料，水费， 购入电力费等，固定费用指与产量增减没有直接关系，而是相对稳定的费用，如 折旧费，管理人员工资等，此外还有一种费用既不是变动费用也不是固定费用， 它随着产量变化而变化，但不成正比例的变化，成为半变动费用或混合费用，如 机械设备的维护费，修理费，管理费用中运输费用等基本上都属于这种类型。为 了成本管理将这些半变动费划分为固定费用。 湖北工业大学硕士学位论文 图3 - 1 火力发电厂生产成本构成示意图 另外应当指出固定成本费用和变动成本费用只是一个相对而言的概念，不能 作为绝对的理解。其实从长远角度看，任何费用都会受到产量即发电量多少的影 响。当我们把某些费用如工资及福利、折旧、修理费用等列为固定成本费用时， 是指当发电量在一定范围，一定时期内变动时，这些成本费用不受发电量变动的 影响或影响很小，可以忽略不计。但是如果把固定成本费用进一步分为约束性固 定成本费用和酌量性固定成本费用进一步考虑，固定成本费用也就不是一残不变 的了。 约束性固定成本费用主要属于“经营能力成本费用”。如一座发电厂一旦建成 投产，形成一定的生产能力，其厂房、设备的折旧，各类生产、管理人员的工资 福利，日常维护修理发生的费用及其各项管理费用，在短期内都难于有重大的改 变。事实上，尽管在一定时期内，发电量在一定范围内变化，但这些成本费用会 维持在一定“固定”的水平上。如果企业经过扩建，生产经营能力的提高必然会 带来发电设备、生产管理人员的增加，与之相对应地也必然会使折旧、工资及福 2 1 湖北工业大学硕士学位论文 利、修理、管理费用提高，那么这时的固定成本费用也就不“固定”了。 酌量性成本费用则是指企业根据经营方针确定的在一定时期内( 通常为一年) 的预算形成的固定成本。如发电厂的管理费用、财务费用、修理费用都是由当年